Витое проволочное изделие

К ПАТЕНТУ отв 1/06,(12) В 60 С 9/11 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 54 ВИТОЕ проволочнов у ИЗДЕЛИЕВитое проволочное изделие, содержащее соединенные спиральной свивкой три пряди, каждая из которых состоит из пяти спирально свитых проволок, отличающееся тем,что отношение диаметра каждой проволоки к диаметру описанной вокруг витого изделия окружности составляетВ -диаметр описанной вокруг изделия окружности.Изобретение относится к производству металлокорда для армирования шин и других резинотехнических изделий путем скручивания стальных высокопрочных проволок, имеющих защитное покрытие.Известно витое проволочное изделие тросовой свивки, содержащее соединенные спираль(71) Заявитель Белорусский металлургиче у ский завод (ВЧ)(73) Патентообладатель Белорусский металлургический завод (ВТ) Оной свивкой пряди, состоящие из спирально святых проволок 1.Однако, известное витое проволочное изделие не обладает достаточными эксплуатационными качествами.Наиболее близким к заявляемому техническому решению является витое проволочноеизделие, содержащее соединенные спиральной спинкой три пряди, каждая из которых состоит из пяти спирально свитых проволок 2.Однако, известное техническое решение не обладает достаточными эксплуатационными качествами, выбор оптимальности конструкции затруднен из-за противоречивости предъявляемых к изделию показателей, например,улучшение гибкости ведет к падению адгезии и наоборот.Поставленной технической задачей является повышение эксплуатационных и потребительских характеристик витого проволочного изделия, приводящих к улучшению качества витого изделия и снижение трудоемкости приПОСТНВЛЕННЗЯ ТЕХНИЧЕСКЗЯ ЗНДЗЧЗ решается путем изготовления витого проволочного изДЕЛИЯ, содержащего ТРИ СОЕДИНЕННЫЕ СПИральной свивкой пряди, каждая из которых состоит из пяти спирально святых проволок,ПРИЧЕМ ОТНОШЕНИЕ ДИЗМЕТРЗ ПРОВОДОК д ,свитых в пряди, к диаметру описанной окружности вокруг вптого изделия (П) находится в пределах О,185 д/р 0,2)6.Оптимальное количество прядей, проволок В НИХ И СООТНОШЕНИЕ размеров ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ получено способом, который включает определение периметра открытой поверхности проволоки в пряди расчетно-графическим и другим СПОСОООМ И МОМЕНТЗ сопротивления изгибу при условии равенства единице площади поперечного сечения всех анализируемых конструкций, число проволок и прядей которых составляют непрерывный ряд целых чисел. Определяют сумму безразмерных показателей периметра открытой поверхности п момента сопротивления изгибу и выделяют группу конструкций с наиМЕНЬШИМИ ЗНЗЧЕНИЯМИ ЭТОЙ СУММЫ, а ЭЗТЕМ определяют безразмерный показатель количества проволок, который суммируют с перВЫМИ ДВУМЯ ПОКЗЗЗТЕЛЯМИ, И определяют наименьшее значение суммы трех показателей.Указанные характеристики непосредственно связаны с основными показателями потребительских свойств витого армирующего изделия прочностью связи с резиной, гибкостью и трудоемкостью изготовления.Прочность связи металлокорда с резиной прямо пропорциональна площади открытой для контакта с ней металлической поверхности 5 Р 1, где Р - периметр открытой наружной поверхности, 1 - длина витою изделия.Периметр открытой поверхности Р опредеЛЯЕТСЯ СООТНОШЕНИЕМгде К - доля открытого для контакта с реэнной контура поперечного сечения й-ой проволоки, д а - ее диаметр, о - общее количество проволок.Момент сопротивления изгибу определяет гибкость витово изделия и находится по известному соотношению. 1 1 ГДЕ 111 КОЛИЧЕСТВО ПРОВОДОК -РО диаметра. Диаметр проволок витово изделия рассчитанИСХОДЯ ИЗ УСЛОВИЯ РЗВЕНСТБЗ ЕДИНИЦЕ ШТОЩЗДИТрудоемкость изготовления непосредственно СВЯЗННВ С ШСЛОМ ЭЛЕМЕНТОВ ВИТОГО ИЗДЕЛИЯ И возрастает по мере увеличения количества проволок в пряди.Известные малопроволочньхе витые изделия без центрального элемента от, 0,85/О 221 О) такие, как ЗхЗ, Зх 4, 4 х 4 тросовой конструкции, отвечают требованиям высокой прочности связи с резиной, так как периметр Р их открытой наружной поверхности достаточно высок, однако они недостаточно гибки, а увеличение числа проволок в них, как конструкции 4 х 4 приводит к повышению трУдоемкости изготовления.Для сопоставления различных конструкций витых изделий построен ряд возможных сочетаний проволок и прядей в них от 3-х до 5-ти при УСЛОВИИ ОДИНЯКОБОГО ЧИСЛЕ. проволок В пряди внутри данной конструкции, как общепринято на практике. Такой ряд составили конструкции ЗхЗ, 3 х 4 3 х 5, 4 хЗ, 4 х 4, 4 х 5 и 5 х 3, 5 х 4, 5 х 5. Минимальное количество элементов ограничивается недостаточной гибкостью, а максимальное - высокой трудоемкостью изготовления витого изделия.Определение оптимальной конструкции ВИтою изделия предусматривает нахождение безразмерного показателя.у (ха - хатка, где у искомый параметр отклика ур, уш,УпВ таблице 1 показан принятый к рассмотрению ряд конструкций, первоначальный отбор которых осуществлен по параметрам отклика ур и Ум т.е. по периметру открытой поверхности и моменту сопротивления изгибу, так как прежде ВСЕГО ВИТОЕ ИЗДЕЛИЕ ДОЛЖНО ОТВЕЧЗТЬ ЕКСПЛУЗТЦИОННЫМ требованиям.Расчет пара-метров отклика показан на примере конструкции 3 х 5. Диаметр проволок в ней составляетПериметр открытой поверхности показан на чертеже (жирная линия), где рассматриваются три различных случая контактирования прядей и проволок между собой, определяющих значения доли открытого контура 2 11 9,5 8,5 и 10,5 и среднее значение Ка 9,5, тогдаМОМЕНТ СОПрОТИВЛВНИЯ ИЗГИбУ СОСТВВЛЯВТБезразмерный показатель периметра открытой поверхностигде 9,8 - желаемое значение периметра открытой поверхности, принятое как у конструкции 3 х 3, для которой оно максимально. В табл. 1 принято абсолютное значение.Показатель момента сопротивления изгибу равенАналогично рассчитаны показатели для остальных конструкций ряда.Анализ данных табл.1 показывает, что дальнейшее сопоставление можно проводить для четырех конструкций 3 х 5, 4 х 5, 5 х 4 и 5 х 5,которые имеют суммарный показатель ур уш ниже остальных.Безразмерный показатель количества проволок для конструкции 3 х 5 равен хам-хам 15 -15 ж . отак как она является самой малопроволочной, а значит и наиболее производительной. Обобщенный показатель для нее составляетВ табл.2 приведены также данные определения этого показателя для конструкций 4 х 5 5 х 4 и 5 х 5, которые существенно уступают конструкции 3 х 5, являющейся оптимальной, так как она имеет минимальное значение обоб УМщенною показателя адгезионных и усталостных свойств, а также трудоемкости изготовления.Способ определения оптимальной конструкциидпозволяет при заданных значениях какого-либо показателя потребительских свойств витото изделия найти оптимальные значения других показателей наряду с соотношением размеров и числа элементов в витом изделии.Соотношение размеров элементов витого изделия д/Д наиболее полно характеризует ту илииную конструкцию.На чертеже представлено витое проволочное изделие, содержащее три пряди (1), состоящееиз пяти спирально свитых проволок (2).Диаметр окружности, описанной вокруг витото изделия обозначен Д, а диаметр проволок в пряди обозначен д.В табл.1 приведены значения отношения диаметра проволок к диаметру витого изделия различных конструкций анализируемого ряда.Для конструкции Зх 5, имеющей безразмерный диаметр проволоки, равныйд (0,2 б 7/ т, диаметр витого изделия Д составляетгде Вся и гав - радиусы свивки прядей в витое изделие и проволок в прядь соответственно.Аналогично этому определены диаметры витых изделий других конструкций и соотношение д/Д для них.Анализ данных табл.1 по этому показателю позволил установить, что отношение диаметра проволоки к диаметру витош изделия, имеюшего минимальный обобщенный показатель,равныйУР Уч Уы 05422 находится в пределах 0,185 д/Д 0,20 б, где значение 0,185 ограничивает отношение снизу, а 0,206 - сверху, поскольку при указанных условиях начинает возрастать обобщенный показаТЛЪ Ур Уч Уп Таким образом, необходимому условию оптимальности конструкции анализируемого ряда при установленных критериях желательности показателей периметра открытой поверхности, момента сопротивления изгибу и числа проволок явилась конструкция Зхб с отношением диаметра проволок к диаметру витою изделия, находящимся в пределахНа Белорусском металлургическом заводе изготовлено витое проволочное изделие (металлокорд) конструкции 3 х 5 х 0,18 содержащее соединенные спиральной свивкой три пряди,свитые из пяти проволок диаметром 0,18 мм так, что отношение диаметра каждой проволоки к диаметру описанной вокруг витого изделия окружности д/Д составляет 0,195. В табл.3 данный металлокорд сравнивается с металлокордом тросовой конструкции 3 х 3 х 022 из проволоки диаметром 0,22 мм и 7 х 3 х 015из проволоки диаметром 0,15 мм, предусмотренных в ГОСТ 14311-85 Металлокорд для шин и ТУ 14-4-1460-87 Металлокорд для Эти типы металлокорда имеют примерно одинаковую разрывную прочность при временном сопротивлении разрыву проволоки,равном 2800 Н/ммг.Данные табл.3 показывают, что металпокорд 3 х 5 х 0,18 уступает по периметру открытой поверхности металлокорду 3 х 3 х 0,22 и по моменту сопротивления изгибу - металлокорду 7 х 3 х 0,15.Однако, если установить критерий желательности Хор 98, т.е. Наибольший периметр открытой поверхности, как у конструкции 3 х 3 х 0,22 а хот 0,0313, т.е. наименьший момент сопротивления изгибу, как у консгрутшдш 7 х 3 х 0,15,то показатели периметра и момента сопротивления изгибу будут равны для конструкции85 4.8 у р Т - 0,133,0,0370 00313 Уч тгщш Ур уи- 0,133 0,182 0,315,для конструкции ЗхЗ 9,8 - 9,8Таким образом конструкции 3 х 5 х 0,18 и 7 х 3 х 0,15 имеют близкие суммарные показатели (около 0,3) периметра и момента сопротивления изгибу.5 Везразмерный показатель количества прово лок, для конструкции 3 х 5 составит21 т- 15 10 ум 15 о,4. Сумма показателей для конструкции 3 х 5 х 0,18 составитУр уш ум 0,315 О 0,315,15 для конструкции 7 х 3 х 0,15 Ур у, ум 0,267 0,4 0,676,что более, чем в два раза превышает значение 0,315. Конструкция Зх 5 х 0,18 имеет заметное пре 20 имущество в сравнении со стандартными конструкциями 3 х 3 хО 22 и 7 хЗх 015. Эксплуатационные показатели предлагаемой конструкции также превосходят сопоставляемые конструкции мегаллокорда. Экспериментом по 25 казане, что при отношении диаметра проволоки к диаметру металлокорда тросовой конструкции в пределах О,185 д/Д 0,206 достшаются высокие эксплуатационные показатели металлокорда. При этом металлокорд Зкб, превосходя по гибкости металлокорд 3 х 3, гораздо менее трудоемок, чем металлокорд 7 хЗх 0,15. Заявленное техническое решение позволяет рассчитывать оптимальные по критериям адгеаии, гибкости и трудоемкости тросовые конструкции металлокорда и изготовлять наиболее оптимальную конструктивно 3 х 5.ПОВВрХНО- СОПРОТИВ Отноше ние д/Д